什么叫四象限变频器？

在某些情况下，电机需要反向旋转。此外，转矩方向也可能改变。这些因素结合起来形成所谓的“四象限驱动器”。

从转矩速度的角度：
1象限：第一象限，电机是顺时针方向旋转。由于转矩与速度在同一个方向，驱动器正在加速。
2象限：在第二象限，电机仍然是顺时针方向旋转，而转矩与速度在相反的方向，因此驱动器减速。
3象限和4象限：在第三和第四象限，电机逆时针旋转和驱动器或是加速或是减速，这取决于转矩方向（参见1，2象限）。
随着变频器调速的使用，转矩方向的变化不再依赖于旋转方向的变化也可以实现。高效率的四象限变频器产品用于一些需要制动装置的场合。这种控制转矩对于某些场合的使用，尤其在提升应用场合，不管旋转方向是否发生变化，但转矩方向需保持不变。

从能量的角度：
转速的方向和转矩的方向可以自由改变，这些应用典型的如升降机，绞车，提升机，但是许多机械 *** 作比如剪切，缠绕，纺织，以及测试台可能需要反复的速度和转矩的变化。
在某些工况过程中，能量主要从机械设备回馈到变频器时，如卷纱机或者是上坡和下坡的传动带。
通常从节能的角度上交流电机和变频器的组合控制要优于机械抱闸的控制。然而却很少注意到许多的应用场合的能量是从机械设备回馈到变频器，怎样把制动的能量经济效益最优利用却没有被考虑。

在标准传动中，整流器典型的6脉波和12脉波的二极管整流器只能把交流电整流成直流电，却不能把直流电逆变成交流电。如果功率传输方向是变化的，比如在两象限和四象限的应用，能量回馈过程中对直流电容进行充电，电容的直流电压开始升高。
电容器的电容是一个相对的较小，所以在交流传动中导致直流电容快速的电压升高，变频器的元器件只能承受电压上升到一个规定的水平。

为了阻止直流公共母线直流电压过分升高，有两个可行的办法：逆变器自己阻止电能从电机回馈到变频器，通过限制制动转矩来保持直流母线电压恒定。此方法称作过压控制，这是当代大部分变频设备的基本特点。可是，这就意味着机械设备在用户规定的速度斜坡下不能实现制动。

另外一种限制直流母线电压的方法是通过制动斩波器把制动能量输出给制动电阻。制动斩波器是一个电气开关连接直流母线和制动电阻，制动电阻把电能转化为热能。根据逆变器的额定电压，当母线电压超过规定的直流电压时制动斩波器自动激活投入工作。
但这种方法有缺陷。
比如：
• 如果被加热的空气不能被利用的情况下，制动能量被浪费掉。
• 制动斩波器和制动电阻需要额外的空间。
• 在冷却和热量回收利用方面需要额外的经济投入。
• 制动斩波器是对一定工作周期的选型，例如100%的功率对应于
1/10min。长时间制动需要更精确的制动斩波器选型。
• 由于制动电阻的发热和可能的灰尘以及环境中的化学器件增大
火灾的危险。
• 制动过程中直流母线电压的升高会对电机绝缘造成额外的电压
应力。

其他的方法还有：
1反并联晶闸管桥配置；
2IGBT桥结构。
这两种可实现能量到电网的回馈。

也就是说，可以驱动电机在四象限运行的变频器就叫四象限变频器，包括：
1过压控制器的变频器；
2使用制动电阻的变频器；
3使用反并联晶闸管的变频器；
4使用IGBT整流的变频器。

反接制动是电动机制动方式之一，以三相异步电动机为例。其制动原理就是在切断电动机正常运转的同时，改变电动机定子绕组的电源相序，使电机有反转趋势从而产生较大的制动力矩的方法。

当电动机的转速接近零时，应立即切断反接制动电源，否则电机会反转。在实际 *** 作中，通常要用到速度继电器，用速度继电器来自动切除制动电源。

速度继电器的定子结构与笼型异步电动机类似，一个空心圆环，由硅钢片冲压而成，并有笼型绕组。转子是一个圆柱形永久磁铁。

直流回馈制动，由于将电能回馈给电网，且转速始终为正，它不能停车，是一个制动过程，所以成为正向回馈制动运行，制动特性曲线位于第Ⅱ象限。

正向回馈制动运行状态的功率关系与发电机运行状态一致，所以又称为发电制动，但与发电机运行不同的是：机械功率的输入不是由原动机提供，而是由拖动系统即小车减少位能储存来提供的；输出的电功率不是送给负载，而是回馈给直流电源。

从能量角度看，能耗制动是把电动机转子运转所储存的动能转变为电能，且又消耗在电动机转子的制动上，与反接制动相比，其能量损耗少，制动停车准确。所以，能耗制动适用于电动容量大、要求制动平稳和启动频繁的场合，但制动速度较反接制动慢一些，能耗制动需要整流电路。

在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源相序，使之有反转趋势而产生较大的制动力矩的方法。反接制动的实质：使电动机欲反转而制动，因此当电动机的转速接近零时，应立即切断反接转制动电源，否则电动机会反转。实际控制中采用速度继电器来自动切除制动电源。

百度百科-能耗制动

百度百科-反接制动

过电压故障解决措施解决电网过电压对变频器的影响，主要思路是对变频器中间直流回路多余能量进行有效及时处理，同时要预防或者降低多余能量馈送到变频器的中间直流回路，让电网产生的过电压处于一定的允许值内。 1)装设浪涌吸收装置或者串联电抗器作为吸收装置电网的冲击过电压、雷电导致过电压以及补偿电容在合闸或断开时是造成变频器输入端过电压的主要原因。对于此类隐患，可以在变频器装设浪涌吸收装置或者串联电抗器预防。浪涌吸收装置就是在连接逆变器和电动机的U、V、W相的各动力线间、以及这些动力线和地之间，分别连接半导体浪涌吸收元件。这些半导体浪涌吸收元件在两端子间达到规定的电压以上就流过电流并箝位电压的特性。串联电抗器能够降低电容器组的涌流倍数和涌流频率，提高短路阻抗，减小短路容量，降低短路电流，减小 *** 作电容器组引起的过电压幅值，避免电网过电压保护等作用，是抑制过电压有效方法。 2)调整变频器已设定的参数如果工艺流程中对负载减速时间不限定，在设置变频器减速时间参数时，以不引起中间回路过电压为限为条件设定，不能太短，避免出现负载动能释放太快情况，尤其是变频器所控制负载惯性较大的设备，减速参数要适当增加;如果生产工艺流程对负载减速时间有一定的要求，为预防变频器在限定时间内出现过电压跳停，要设定变频器失速自整定功能，也可设定变频器的频率值，通过减缓频率降低所控制设备的转速。 3)增加泄放电阻泄放电阻就是在储能元件两端并联的电阻，给储能元件提供一个消耗能量的通路，使电路安全。这个电阻叫泄放电阻。可以是二极管，如电感(继电器线包)并联的二极管。当前功率较小变频器一般在制造时内部中间直流回路都设计了控制单元与泄放电阻，而大功率的变频器为给其中间直流回路能够很好的释放多余的能量提供通道，应该根据工艺需要增加泄放电阻，从而预防过电压。 4)增加逆变电路逆变电路基本作用是在控制电路的控制下，将中间的直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源，在变频器的输入侧增加逆变电路，可以使变频器中间直流回路多余的能量回馈给电网。但造价较高，技术要求复杂。 5)在中间直流回路上加合适电容根据变频器的容量以及其中间直流回路的电流电压的估算，可以在其中间直流回路上增加合适的电容，此电容能够稳定回路电压，提升回路承受过电压的能力，也可在设计阶段选用较大容量的变频器来有效防治过电压的影响。 6)降低工频电源电压当前，常用变频器电源侧均是采不可控整流桥，其特点是电源电压较高，中间直流回路产生的电压也跟着升高。譬如电源电压为380V时，变频器的直流回路电压达到537V，如果变频器离变压器的位置较劲，其输入电压一般为400V以上，导致中间直流回路承受过电压会更高。因此，在条件容许下，可利用变压器的分接开关，通过低压档的放置降低电源电压来提升变频器过电压能力。 7)多台变频器共用直流母线可根据实际需要进行设计将多台变频器的直流母线回路并联在一起(变频器本身设计有外接的直流母线输出端子)，这样任何一台变频器从直流母线上取用的电流通常情况下都是大于同时间从外部馈入的多余电流，可以保持共用直流母线的电压，因此，至少两台同时运行的变频器具有共用直流母线能够平衡变频器的直流母线电压，使设备启动、停止时对电网的冲击也低，同时在电机停机成了发电机，能量回馈到直流母线。 8)通过控制系统功能优势解决变频器过电压问题变频器的减速和负载的突降一般受在工艺流程中的受控制系统控制。因此，可以在变频器的减速和负载的突降前，通过支配的工艺流程控制系统对变频器进行控制，降低过多的能量馈入变频器的中间直流回路。譬如把变频器输入侧的不可控整流桥换成半可控或全控整流桥规律性减速过电压，在工艺流程减速前，可以把中间直流电压控制符合要求低值范围内，同时增加了中间直流回路承受馈入能量的能力，预防过电压。如果生产工艺流程使变频器规律性负载突降，在负载突降前，可以通过FOXBORO的DCS集散系统的控制功能的控制系统，适当提升将变频器的频率，减少变频器中间直流回路被负载侧过多的能量馈入。过电压对变频器的影响：通用变频器的基本组成电路是整流电路和逆变电路两部分，整流电路是将工频交流电整流成直流电。逆变电路再将直流电逆变成频率和电压可调的交流电。变频调速装置一般是均采用交一直一交电压模式。变频器过电压一般是指中间直流回路过电压，其危害主要有以下三点：一是电网电压升高会增加电机铁芯磁通，很容易造成磁路饱和，加大励磁电流，导致电机温升过大，损伤电机;二是电网电压升高会使中间直流回路电压升高后，变频器输出电压的脉冲幅度过大，对电机绝缘寿命有很大的影响;三是对中间直流回路滤波电容器寿命影响很大，甚至会引起电容器爆裂。

电动机的电磁转矩与转速的关系称为机械特性。三相异步电动机的机械特性分布于平面坐标的四个象限。电动机的运行状态包括正向电动、反向电动、反接制动、回馈制动、能耗制动、倒拉反转等等，这些运行状态的机械特性曲线都分别表现在平面坐标的各个象限上。

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